紫微山国家森林公园芳香植物资源调查及园林应用评价

杜莹，金水虎，魏子璐，李晓晨

（浙江农林大学林业与生物技术学院，杭州311300）

可释放香气、供提取芳香油及其他活性物质的植物统称为芳香植物。该种植物兼有药用性和可作香料2 种属性，并且以芳香性为主要特征[1]。芳香油是芳香植物芳香性的来源，一般由植物次生代谢过程产生，按照其化学成分可分为芳香族化合物、萜类化合物、含氮含硫化合物和脂肪族直链化合物等4 类，并以芳香族化合物和萜类化合物为最多。芳香植物以其独特的芳香性和观赏性在园林发展史中占有特殊的地位，且由于芳香植物所含的芳香油具有独特生理活性，现已被广泛应用于医药、食品和化妆品等行业中[2]。近年来，对作为香料工业主要原材料的芳香植物的资源开发与利用也逐渐成为植物资源研究的新热点。如：刘鹏等[3]根据浙江省各地的自然地理条件，将浙江的芳香植物资源划为5 个区，并分别探讨了各区域内的代表性芳香植物，总结了浙江省芳香植物的分布规律；李昊民等[4]根据调查统计，总结了河南省的芳香植物种类，分析了其主要种的生物学特性、芳香油提取部位与用途及其资源分布状况等；郝培尧[5]在实地调查的基础上，概括了北京地区主要的芳香植物资源分布、生物学特性，并对芳香植物资源开发利用提出了具体建议；许鹏翔等[6]优化了芳香植物中芳香油提取分析技术；王书平等[7]鉴定了山东滨州地区芳香植物中的芳香油成分。以上研究都仅对我国芳香植物资源进行了定性和定量研究。宁惠娟等[8]运用层次分析法（analytic hierarchy processes,AHP），基于植物生活型结构的多样性、植物间协调共生性、植物季相变化与色彩变化等评价因子对杭州花港观鱼公园植物景观进行了评价分析；唐明[9]运用层次分析法，对唐山地区花卉进行了综合评价并得到综合评价模型。以上研究均利用层次分析法对植物景观及实际应用价值进行了分析，但是，将芳香植物作为特殊园林观赏植物的同时对芳香植物资源进行整合，并进行定量综合评价的研究还很少。浙江省紫微山国家森林公园地处华东区系南缘，兼具南北区系性质。因其独特的地质地貌和多样的气候条件，孕育了丰富的芳香植物资源。无论在植物多样性保护，还是在经济植物培育方面都具有极高的研究价值。因此，本文首先通过野外考察、采集和鉴定植物标本，系统调查了浙江省紫微山国家森林公园芳香植物的种类和分布情况；然后采用AHP 法对该地区芳香植物的园林开发价值进行了量化综合评价；最后根据调查和评价结果提出了开发紫微山国家森林公园观赏性芳香植物资源的建议。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

紫微山国家森林公园位于浙江省衢州市境内（28°43′—28°49′N，118°49′—119°00′E），海拔250～1 450 m，占地面积5 500 hm2。土壤以红壤和黄壤为主，北部山区由沉积岩发育而成，南部山地多由火山岩发育而成。该地区属亚热带季风气候区，四季分明，光照充足，温暖湿润；年均气温10 ℃，年均降水量1 600 mm，10 ℃以上积温5 000 ℃以上，年均无霜期258 d。由于该地地质地貌复杂，盆地与山地之间海拔差异明显，垂直温度分异明显，因此形成了多种类型的小气候环境。研究区内的植被为典型的亚热带常绿阔叶林，代表了长江中下游地区典型的森林类型。主要组成种类为壳斗科（Fagaceae）、山茶科（Theaceae）、樟科（Lauraceae）和杜英科（Elaeocarpaceae）等地带性物种，森林覆盖率达88.9%。按照海拔梯度，植被呈现典型的垂直分布趋势：沟谷为常绿落叶阔叶混交林，坡顶为常绿阔叶林或针阔混交林，山脊为针叶林或矮曲林[10]。

1.2 调查方法

于2018 年4—12 月采用实地调查和查阅文献相结合的方法，调查紫微山国家森林公园芳香植物资源。实地调查中，运用样线与样方相结合的方法，对紫微山国家森林公园进行线路调查，并实地采集植物标本。其中，重点调查芳香植物的芳香类型、发香持续时间、发香难易程度、发香部位、园林观赏部位观赏期、显示程度、观赏器官量、花径、株形、奇特性、资源数量等指标。线路调查后，压制、鉴定植物标本，并参考《中国芳香植物精油成分手册》[11]和《中国芳香植物》[12]统计研究区域内芳香植物绿叶期、利用程度、抗病性、生态习性等指标，整理出紫微山国家森林公园芳香植物名录。

1.3 评价方法

根据SAATY 提出的层次分析法（AHP），将紫微山国家森林公园内芳香植物的芳香性、观赏价值、利用潜力和生物学特征等指标从定性到定量转换，通过判断矩阵计算其权重，最后进行综合评定筛选。与其他分析方法相比，本方法可将主观判断量化，进而全面、客观地对目标进行评估，已广泛应用于植物资源种质筛选和城市景观评价等方面。采用数据处理系统DPS 17.0（杭州睿丰信息技术有限公司）处理数据，采用层次分析软件Yaahp V10.3（山西元决策软件科技有限公司）计算权重。

1.3.1 评价指标的确定和评价模型的构建

参考现有园林植物资源开发利用综合评价指标[13-14]，并结合芳香植物的芳香性，将芳香植物园林应用综合评价作为目标层（A），将芳香性、观赏价值、利用潜力和生物学特征设置为约束层（C）。具体指标如芳香类型、发香持续时间、发香难易程度、发香部位、颜色、花径、奇特性、显示程度、观赏期、观赏器官量、绿叶期、株形、资源数量、利用程度、抗病性、分布范围、生长状况、生态习性等指标构成标准层（P）。调查所得的芳香植物种类构成最底层（D）。最终得到的评价模型见表1。

1.3.2 判断矩阵的构建和权重计算

根据评价模型，构造出目标层A、约束层C、标准层P的两两判断矩阵（表1）。采用1～9比率标度法量化判断矩阵中的各相关指标，采用方根法和幂法计算各指标的特征向量Wi及最大特征根λmax，得出某一层中各因素相对上一层中某一因素的相对权重。采用一致性比率（conformity ratio,CR）进行一致性检验。CR=CI/RI，其中：CI 为一致性指数（conformity index），RI 为随机一致性指数（random conformity index）。当CR＜0.10，则矩阵一致性较好。本研究中5 个判断矩阵的一致性均较好，因此可以根据该矩阵计算P 层相对于A 层的排序权重（表2）。

1.3.3 评分标准和综合评价值计算

参考现有研究成果，根据芳香植物的芳香性、观赏价值、利用潜力和生物学特征，在广泛征求园林专家意见的基础上，对每个评价指标制定Ⅴ级评价标准（表3）。

2 结果与分析

2.1 芳香植物资源调查结果与分析

2.1.1 芳香植物资源种类

调查统计分析表明，紫微山国家森林公园共有野生种子植物138 科544 属1 051 种，其中芳香植物75科180属238种（图1；附表1，http://www.zjujournals.com/agr/CN/10.3785/j.issn.1008-9209.2019.07.171）。芳香植物种数占紫微山国家森林公园植物总数的22.65%，占浙江省芳香植物总数（共758 种）的31.40%，占我国芳香植物总数（共800种）的29.75%，占世界芳香植物总数（共3 600种）的6.61%。其中，重要经济植物有马尾松、杉木、柏木、南方红豆杉、榧树、南五味子以及厚朴等。

2.1.2 优势物种

紫微山国家森林公园的芳香植物中，有裸子植物5 科9 属9 种，被子植物70 科171 属229 种，被子植物中又以双子叶植物占绝对优势（图1）。这些芳香植物主要分布于木兰科（Magnoliaceae；10种）、樟科（Lauraceae；13 种）、蔷薇科（Rosaceae；13 种）、唇形科（Labiatae；13 种）、菊科（Compositae；26 种）等5科，分别占该地区芳香植物总数的4.20%、5.46%、5.46%、5.46%和10.92%（附表1）。

2.1.3 芳香油部位统计

紫微山国家森林公园的238 种芳香植物中，芳香部位以叶、花、果实和全草占主要优势（附表1），分别对应有97、46、42和68种芳香植物通过以上部位产生芳香油，分别占该区域芳香植物总数的40.76%、19.33%、17.65%和28.57%。同时，也有少量芳香植物的芳香油来源于树脂（如黄山松）、果柄（黄连木）、果壳（柏木）、树皮（铁冬青）、块根（三叶崖爬藤）和嫩芽（光皮桦）等。

表1 综合评价模型Table 1 Comprehensive evaluation model

2.1.4 部分重要芳香植物精油成分及用途

紫微山国家森林公园内芳香植物种类丰富、分布广泛，180属芳香植物中以杉木属（Cunninghamia）、白豆杉属（Pseudotaxus）、蜡梅属（Chimonanthus）等3属为中国特有属。根据紫微山国家森林公园芳香植物分布情况，结合国内外芳香植物开发利用趋势，本文列举了杉木、蜡梅等17 种代表性芳香植物的主要精油成分和用途（表4）。

2.2 芳香植物资源园林利用评价与分析

根据表3的评分标准对调查得到的238种芳香植物进行评分，并采用AHP法对所有芳香植物园林利用价值逐一评价，得到紫微山国家森林公园芳香植物园林应用综合评价值（附表1），根据该综合评价值可将调查对象划分为4 个等级。其中：开发利用价值高的Ⅰ级（综合评价值＞4.0）有9种，包括天目木兰、黄山木兰、玉兰、野含笑、小果蔷薇、野蔷薇、宽叶金粟兰、金丝梅和杜鹃；开发利用价值较高的Ⅱ级（＞3.3～4.0）有64 种，包括白豆杉、蕺菜、三白草、山蒟、福建细辛等；开发利用价值一般的Ⅲ级（3.0～3.3）有73种，包括苦苣菜、蒲公英、黄鹌菜、石菖蒲和金钱蒲等；开发利用价值低的Ⅳ级（＜3.0）有92 种，包括旱柳、杨梅、化香、枫杨和光皮桦等。此外，蜡梅的芳香性、利用潜力和生物学特性得分虽然较高，但因其观赏期、花期较短，综合评价的结果为Ⅳ级，园林开发利用价值较低；相反，因分布范围和生态习性导致天目木兰的生物学特征得分较低，但因其极高的观赏价值，最终提升了天目木兰的园林开发利用价值，综合评定结果为Ⅰ级（附表1）。

表2 C-P判断矩阵和一致性检验结果Table 2 Consistency test results and C-P judgement matrix

3 讨论与结论

虽然紫微山国家森林公园芳香植物种类众多、分布广泛，但现阶段已被开发利用的芳香植物资源还十分有限，有关浙江省芳香植物资源的研究甚少。刘鹏等[3]对浙江省芳香植物的分布和开发利用研究中，仅列出了该区域内代表性芳香植物，以作为开发利用参考。刘志强等[15]虽然对华东地区芳香植物资源及园林应用现状进行了调查研究，但仅限于对华东地区的150种观赏价值较高的芳香植物在园林中的应用进行了探讨，并未深入开展芳香植物资源调查研究。江燕等[16]对浙江省芳香植物资源的调查研究也仅限于适用于园林应用的芳香植物。本研究对紫微山芳香植物资源进行深入调查研究的结果表明：目前仅有少量芳香植物作为园林观赏应用，大部分芳香植物资源还未得到合理、科学的利用。因此，以充分保护该地区野生芳香植物资源为基础，并对其进行合理的开发与利用及服务社会，根据本调查结果特提出如下建议。

表3 各评价指标的评分标准Table 3 Score criterion of evaluation index for fragrant plant

图1 紫微山国家森林公园芳香植物分类统计Fig.1 Classification and statistics of fragrant plants in Ziweishan National Forest Park

加强芳香植物芳香特性的开发研究。目前，在芳香油成分、含量、挥发物质特性等方面还存在研究空白，极大地限制了芳香植物资源的利用进程。因此，应根据该地区芳香植物资源实际情况，制定科学规划，有计划、有步骤地进行开发利用，以便尽快将资源优势转化为经济优势。具体来讲，应搜集、整理、登记、保存和研究该地区有利用价值的芳香植物，特别对于珍稀物种和特有物种应最大限度做好就地保护和迁地保护工作，不断扩展紫微山国家森林公园芳香植物的利用途径，以带动该地区经济的长足发展。

表4 代表性植物的芳香油成分及用途Table 4 Composition and purpose of fragrant oils of representative plants

根据芳香植物的自身特点，其挥发的芳香物质不但可使人精神愉悦还具有一定的医疗、保健功效，多数芳香植物枝繁叶茂、姿态优美、花香色艳，具有较高的观赏价值，如白豆杉、益母草等。可结合芳香植物的观赏、药用等功能，提供生产、旅游、保健、休闲等多元化服务。同时，因地制宜地推广栽植园林应用价值较高的芳香植物，如天目木兰、黄山木兰、玉兰、杜鹃、薄荷等。在园林设计过程中混合使用不同乔木、灌木和草本植物，增加绿植景观层次感的同时，也提升了小生境的物种多样性。这样，将芳香植物应用于生态园林建设中，形成绿色经济新的增长点。并且，在芳香植物园林应用过程中要做到：1）科学设计，适地引种；2）注重生物多样性；3）合理布局，疏朗结合，错落有致；4）加强管护，重视病虫害防治。

此外，本研究以芳香植物芳香性、观赏价值、利用潜力和生物学特征为一级指标，芳香类型、发香持续时间、发香难易程度、发香部位、颜色、花径、奇特性、显示程度、观赏期、观赏器官量、绿叶期、株形、资源数量、利用程度、抗病性、分布范围、生长状况、生态习性等为二级指标，建立了野生芳香植物综合评价体系，定量评价了紫微山国家森林公园芳香植物园林开发利用价值。虽然本项研究对紫微山国家森林公园芳香植物的开发应用具有重要指导意义，但评价体系的建立还是以人工主观选择为主，缺乏一定的客观性。仍需进一步完善、修正评价体系，才能完全客观地反映出研究区域内芳香植物的园林应用价值。